暨南大学附属第一医院:打通脑机接口临床应用的“高速路”

暨大附一院
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数字化浪潮奔涌,人工智能正以前所未有的深度和广度,解剖并重塑医疗健康的未来图景。

广东省“十五五”规划建议强调,深入推进数字广东建设,全面实施“人工智能+”行动,全方位赋能千行百业,并在高质量建设制造强省中明确提出前瞻布局脑机接口等未来产业。

为响应变革趋势,记录广东实践,广东卫生在线“AI医疗在广东”“脑机接口”栏目将继续推出“人工智能+医疗”系列报道,探寻广东的AI医疗“黑科技”、揭秘助力医患的智慧医疗“好搭子”。

在一场车祸中,运动达人郑先生右肩关节脱位、肩袖严重损伤、肩胛骨骨裂骨折,手术后,创伤很快愈合,但术后康复却遭遇困境:几个月里,无论他怎样努力,右臂始终无法平举,更不用说精细的外展、内旋。“明明看着完好无损,肌肉依然健硕,但是大脑使唤不动它。”郑先生逐渐陷入懊丧。

幸好,脑机接口技术给他带来了新希望。在暨南大学附属第一医院(以下简称“暨大附一院”)骨与人工智能医工交叉创新转化实验室,医生给他佩戴上一个“发箍”,这是名为力之智能BU100脑控上肢机器人的脑机接口设备,可以精准捕捉额前脑电波,并将意念转化为指令。“抬起右手。”当他专心想象,外骨骼机器人瞬间驱动手臂平稳抬起,接着又跟随意念,完成“肩关节外旋”。

“好像对身体的掌控感恢复了!”郑先生惊喜地描述这种感受。

“脑机接口构建了一个能够解读大脑语言、并执行大脑指令的智慧交互系统,相当于在大脑和肢体之间‘架桥’,让被意外切断的神经通路重启链接。”主导这场治疗的运动医学专家、暨大附一院院长郑小飞解释其中原理。

这只是脑机接口技术在临床应用的一个切面。医疗“黑科技”从科幻照入现实,医学的局限性不断被突破,许多过往难治、无解的疾病迎来新的可能。

▲暨南大学附属第一医院脑机接口病房正式启用

给身体装上“智能外挂”

随着人工智能的迅猛发展,脑电信号采集的方式不断完善、灵敏度大幅提升,加之AI赋能的信号分析能力实现质的飞跃,让曾经无用的信号被有效解析和利用,形成“信号采集-分析判断-输出刺激”的治疗闭环,脑机接口的临床应用迎来爆发式增长。用“意念”抓取物品、瘫痪人士重新站立……随着这类奇迹在临床越来越多发生,2025年成为脑机接口技术走向临床的元年。

“借助脑机接口设备,我们可以持续采集脑电信息,并精准分析,将其转化为可执行的计算机指令,驱动机械臂、外骨骼机器人、功能性电刺激设备等,让患者重新获得对身体的掌控感。”郑小飞说,这就相当于给患者的身体安装了一个“智能外挂”。

具体而言,对于神经功能受损的患者,它能代替患者缺失功能,帮助意念绕过被切断的神经通路,让机器代替肌肉驱动肢体活动,实现“患者意图-神经调控”的精准对接——在这过程中,康复训练从过往只能接受被动刺激转变为患者可以主动参与,加速神经修复。它也可以充当信号“放大器”,让过去无用的脑电信号被精准捕捉,提高治疗的针对性。

小宇4岁时被确诊难治性癫痫,5年里尝试了各种药物治疗,但每个月仍会发作四五次。因为不知道什么时候就突然倒地、四肢抽搐,家人不敢让她独处、带她出门都小心翼翼。今年10月,小宇接受了“脑机接口+ SEEG(立体定向脑电图)”植入,只需随身佩戴外部收集器,医生即可通过实时掌握其脑电动态。“以前总担心她发作时没人在身边,现在有异常医生能立即发现了。”小宇妈妈眼泛泪光。

▲“脑机接口+ SEEG”手术中

54岁的帕金森患者张伯,则于12月接受了全国首批脑机接口融合脑起搏器手术。相较于传统的脑起搏器,脑机接口的加入可以实时感知并分析其脑电活动,让治疗更贴合他的病情变化和需求。

阿欣患有神经内科罕见病脑腱黄瘤病,因脑腱胆固醇沉积导致肌张力畸高,多年里手臂如被一根无形的绳子拽着,怎么也伸不直,越用力越僵硬,手指也打不开。几天前专程从澳门前来,接受了侵入性的脑机接口-脊髓电刺激植入,现在,他的手指每天都能灵活打开,手臂也可以正常垂下来了。

“脑机接口在神经内科的应用日益广泛,已涵盖运动障碍性疾病、意识障碍与认知障碍、癫痫、精神疾病、语言功能障碍等领域,它可以及时捕捉和识别异常脑电信号,不仅提升了诊断的专业性,也为难治性神经疾病提供新的治疗手段。”神经内科专家、副院长黄立安介绍。

▲BU100脑控上肢机器人辅助下,患者“抬起”受伤的右臂

而在神经外科领域,脑机接口技术也上演着唤醒生命的奇迹。

“来,右手抓握。你看,越来越顺利了。”神经肿瘤外科,阿栗跟随着医生指令,在脑机接口辅助下进行着康复训练。显示屏上,他的动作完成速度在明显加快,对外界信息的反应也越来越灵敏。“可以增加训练难度了。”医生告诉她和家属这个好消息。

阿栗曾突发椎动脉瘤破裂出血,在当地医院经过紧急手术保住了生命,却因延髓功能严重受损陷入深度昏迷,只能靠呼吸机和升压药维持。绝望的家属将“濒死状态”的她转入暨大附一院,由神经肿瘤外科主任戴学军团队开展了脊髓神经电刺激电极植入手术,其后又采用多靶点协同刺激,帮助她摆脱升压药和呼吸机。待意识逐渐恢复清醒后,团队立即采用“神经调控-康复-脑机接口”三位一体治疗模式,通过非侵入式脑机接口持续优化刺激参数,才终于等到曙光。

还有很多故事继续发生。一位脑干出血导致偏瘫的45岁女性患者,入院时躺在病床上,只有眼睛能动,使用脑机接口治疗三个月左右,很好地完成神经重塑,目前已重返工作岗位;一名脑广泛损伤导致神经功能退化的患者,用药两年余无明显改善,走多几步路就会摔倒,在数十次脑机接口治疗后,能够自己上街买菜了……

“截至12月,全院已使用脑机接口治疗近800例患者,有效率约为80%。总病例数和治疗效果都达到华南地区乃至全国领先水平。”郑小飞说。

▲患者通过脑机接口设备进行康复训练

重塑神经精神诊疗 叩响未来医疗之门

郑小飞和团队将成绩主要归功于厚积薄发和水到渠成。

暨大附一院骨科、神经内科都是国家临床重点专科,卒中手术例数华南领先,庞大的病例数据积累,让医院在神经调控与修复领域形成了较为突出的临床与科研优势。这些专科恰与脑机接口技术在神经功能重建等方面的核心应用场景深度契合。而且,早在2021年,医院便成立脑科医院,由苏国辉院士担任首席科学家,面向中枢神经损伤等难治性脑病开展神经再生的临床与基础协同攻关——这位中国科学院院士、国家自然科学奖获得者一直致力于“解锁大脑奥秘,促进神经再生”,让脑机接口和神经调控技术融合有了强力催化剂。

如此,当脑机接口潮涌向临床,医院顺理成章地搭上了这艘快船。

2025年9月2日,该院整合脑机接口康复系统、智能康复机器人等多种技术,正式启动脑机接口病房。同时,首期布局五大脑机接口研究病区,将技术应用于脑卒中康复、意识障碍评估、癫痫监测、帕金森病辅助治疗、精神疾病客观化评估、视觉障碍辅助治疗、康复训练与智能辅助设备控制等领域,配备脑电信号采集、运动想象上肢恢复系统、机械手/外骨骼联动系统、VR-BCI融合系统、便携式BCI评估仪、高性能计算工作站等先进设备。9月12日,广东省医学会脑机接口与脑科学专业委员会成立,郑小飞当选副主任委员。

此外,医院还依托苏国辉院士领衔的粤港澳中枢再生研究院,成立脑机接口研究院;医院主导的穗港澳华侨生物医药概念验证中心也为相关技术的临床试验和成果转化提供专业支撑,共同赋能脑机接口驶入临床快车道。

医生团队也对拥抱智慧浪潮热情饱满。“我跟搭档就在为脑机接口发疯。一些过去无能为力的疾病现在看到新的思路,对医生而言诱惑力太大了。”脑机接口病房主任陈志勇感慨,“我们设计了详细量表,对每名患者进行全流程追踪,观察治疗反馈,有很多问题想找到答案。”

初步反馈显示,重度运动功能障碍和传统康复平台期患者治疗优势突出,通过脑机接口结合机器人训练,可额外改善肌力、平衡及步态等指标,尤其对于意识清晰但主动参与能力有限的患者,在身体条件允许的情况下,尽快使用脑机接口技术,可以抓住神经修复的黄金时期。而非侵入性和侵入性技术融合使用,也可以带来更好的疗效。

▲患者通过脑机接口设备进行康复训练

过程中,团队还意外发现,脑机接口带来了一些目前尚无法解释的获益。

以文章开头提到的运动达人郑先生为例,当他用意念想象“肩关节外旋”时,外骨骼同步带动手臂旋转,不仅可以实时扭矩传感器自动限制动作幅度以防二次损伤,还可以比常规训练多旋转15度。“被动发力时,多动一寸患者都会剧痛,而当用意念主动控制肩关节活动时,疼痛神奇地消失了。”郑小飞说。

还有一名垂体瘤压迫视神经的患者,术后眼睛仅剩下光感,在经视神经训练仪脑机接口治疗后,眼前出现了白光,随后又能看到红光,训练两周后甚至能看到模糊人影。“手术已近半年,神经基本稳定,按常理视力很难恢复,但他就是重新看见了。”陈志勇猜测其中原因,“可能传统疗法是治疗眼睛,而脑机接口则是提高视觉皮层的敏感度,促进双眼视觉融合,放大反馈给大脑的信息,且对很弱的光线信号也能产生较强的感觉。”

除了直接疗效,借脑机接口带来的对身体的“重新掌控感”,也给予患者巨大的激励。阿怡因为脑干出血导致偏瘫,共济失调、肌张力高,一直活在“摇摇晃晃的人间”,生活全靠家人照顾。因为失禁,身体上总是散发着一股尿骚味,为了不让她生褥疮,母亲每晚都要费力地给她按摩臀部。阿怡对母亲说过很多次,她“不想活了”。当第一次借助非侵入脑机接口-下肢反馈康复训练系统,独立完成站立、腿部屈伸、行走的动作,她激动得脸部肌肉发抖。

“相较于别人辅助下的被动活动,主动运动时,患者也会有意识地发力,呼吸和心跳都会进行相应的调整,带来全身性的受益。”陈志勇补充道。

当然,新技术尚处于探索阶段,对于哪一类患者能够获得更好的效果,多长时间能够明显改善,尚没有明确定论。康复医学科主管技师杨伟坦言:“疗效存在明显的个体差异,部分患者呈飞跃式改善,多数患者是渐进式恢复,尚未建立明确的疗效预测模型。”

还有许多的问题尚待解决。如脑电信号的稳定性和噪声控制、不同认知水平患者的训练依从性等。“这些也反向推动医院与工程师团队在算法稳健性、训练范式优化和指标体系客观量化等方面进一步优化。”黄立安表示,可以预见的是,随着脑机接口技术的深入应用,神经功能障碍精准诊疗正从结构修复走向功能重建,也将重构神经诊疗的未来图景。

“医院将脑机接口纳入脑重大疾病学科群和高水平医院建设的重要方向,由院领导牵头,依托苏国辉院士领衔的脑科医院与粤港澳中枢神经再生研究院,形成‘临床科室+研究院+工程院校/企业’的联合攻关格局。”郑小飞感慨,未来医疗之门正在被脑机接口打开,未来定有更多的尖端科技带着人性的温度,帮助患者找回对生活的掌控感与幸福感,“我们已经做好冲锋准备。”

栏目策划 | 李楠楠 宋炳军

记者 | 岳超群

通讯员 | 鞠谨 张灿城

编辑 | 叶溱 尹蓁 责编 | 苏海宁

审核发布 | 李楠楠

广东卫生在线全媒体团队出品

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